Đồ án thiết kế đường ô tô.

Đồ án thiết kế áo đường mềm lẫn áo đường cứng. chi tiết và rõ ràng. Có cả bản vẽ cấp phối các loại cho ai cần. Đồ án thiết kế áo đường mềm lẫn áo đường cứng. chi tiết và rõ ràng. Có cả bản vẽ cấp phối các loại cho ai cần. Đồ án thiết kế áo đường mềm lẫn áo đường cứng. chi tiết và rõ ràng. Có cả bản vẽ cấp phối các loại cho ai cần. Đồ án thiết kế áo đường mềm lẫn áo đường cứng. chi tiết và rõ ràng. Có cả bản vẽ cấp phối các loại cho ai cần.

Lời nói đầu:

MỤC ĐÍCH,NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG

I Mục đích

- Trên thế giới cũng như hiện nay Đối với các nước có nền công nghiệp và kinh tế

phát triển thì giao thông đường bộ đóng một vai trò chiến lược Nó là huyết mạch của đất nước.

- Đối với nước ta, một nước có nền kinh tế đang ở giai đoạn phát triển - cần phải có cơ sở

hạ tầng tốt - giao thông đường bộ ngày càng có ý nghĩa quan trọng.

- Nhằm củng cố những kiến thức đã được học và giúp cho sinh viên nắm bắt thực tiễn, bộ môn Thiết kế Đường khoa Công Trình GT trường Đại học Kinh Tế Kĩ Thuật Bình Dương

tổ chức bảo vệ đồ án môn học thiết kế đường với mục tiêu đào tạo đội ngũ kĩ sư ngành xây dựng cầu đường giỏi chuyên môn, nhanh nhậy trong lao động sản xuất, phục vụ tốt sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đó là tất cả những điều tâm huyết nhất của nhà trường nói chung và các thầy, các cô trong bộ môn nói riêng.

II Nội dung

- Là sinh viên lớp D16G01A , khoa Kĩ Thuật – Công Nghệ, Trường Đại Học Kinh Tế Kĩ Thuật Bình Dương, trong môn học thiết kế đường em được giao nhiệm vụ thiết kế một đoạn tuyến A-B

- Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn và thực tế nên đồ án này của em không thể tránh khỏi thiếu sót Thành thật mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để

đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.Em xin chân thành cám ơn.

Bình Dương, ngày… tháng….năm 20… Sinh viên thực hiện

Phan Minh Hiếu

MỤC LỤC:

CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM 4

1 Vị trí tuyến 4

2 Chức năng của tuyến đường 4

3 Tính toán lưu lượng 5

4 Quy đổi về lưu lượng xe tính toán 100kN 6

5 Lựa chọn cấp hạng áo đường 8

6 Phương pháp xây dựng kết cấu mặt đường: 9

6.1 Quan điểm thiết kế cấu tạo KCAĐ 9

6.2 Đề xuất 2 phương án móng: 10

6.3 Kết cấu áo đường phương án đầu tư tập trung: 14

6.4 tính toán kiểm tra kết cấu áo đường 14

a) Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi đối với kết cấu áo đường: 14

b) Kiểm tra tiêu chuẩn trượt của nền đường: 16

c) Kiểm tra tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối: 17

7 Phương án đầu tư phân kỳ ( 2 giai đoạn): 21

7.1 Giai đoạn 1 ( 7 năm đầu) 22

7.2 Giai đoạn 2 (8 năm tiếp theo): 23

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG 28

8 Kết cấu mặt đường 28

9 Cấu tạo mặt cắt ngang tấm bê tông xi măng mặt đường 30

10 Liên kết giữa các khe của tấm bê tông 31

11 Tải trọng tính toán, lưu lượng xe chạy tính toán và hệ số chiết giảm cường độ tính toán 35

12 Tính toán chiều dày tấm xi măng 37

13 Kiểm toán chiều dày bê tông dưới tác dụng của xe nặng cá biệt 39

PHỤ LỤC :

CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM 4

Bảng 1: Quy đổi xe.hh/ngđ ra xcqđ/ngđ theo TCVN 4054-2005 5

Bảng 2: Lưu lượng xe con quy đổi các năm: 6

Bảng 3: Tải trọng trục của xe 6

Bảng 4: Bảng tính trục quy đổi về trục tiêu chuẩn 100KN năm thứ 15: 7

Bảng 5: Số trục xe tiêu chuẩn đi qua trong một ngđ/làn của từng năm 7

Bảng 6: Thông số đất nền 8

Bảng 7: Tổng hợp vật liệu từng phương án 8

Bảng 8: Số liệu lớp mặt 10

Bảng 9: Lớp móng phương án 1 11

Bảng 10: Chiều dày các lớp vật liệu làm móng PA1 11

Bảng 11: Giá thành phương án móng 1 11

Bảng 12: Lớp móng phương án 2 12

Bảng 13: Chiều dày các lớp vật liệu làm móng PA2 12

Bảng 14: Giá thành phương án móng 2 13

Bảng 15: Các lớp kết cấu áo đường 14

Bảng 16: Kết quả tính đổi độ võng đàn hồi 14

Bảng 17: Tính đổi các lớp về một lớp BTN lớp 1 17

Bảng 18: Tính đổi các lớp về một lớp BTN lớp 2 19

Bảng19: Tính đổi 2 lớp: 21

Bảng 20: Eyc giai đoạn 7 năm đầu 23

Bảng 21: Các lớp giai đoạn 2 24

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG 28

Bảng 22 : bề dày tối thiểu của lớp móng áo đường cứng 29

Bảng 23: Bề dày tấm BTXM tối thiểu (cm) tùy thuộc lưu lượng xe tính toán 30

Bảng 24: Các chỉ tiêu cường độ và môdun đàn hồi 31

Bảng 25 : kích thước của các thanh truyền lực 32

Bảng 26 : Các kích thước của ngàm 33

Bảng 27: Khoảng cách giữa các khe ngang (khe co và dãn) 34

Bảng 28: tải trọng tính toán tiêu chuẩn và hệ số xung kích 36

Bảng 29: Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của máy kéo nhiều bánh: 36

Bảng 30: Các chỉ tiêu chủ yếu của xe xích T – 60 : 36

Bảng 31: giá trị hệ số triết giảm cường độ n 37

Bảng 32: Mômen uốn do tải trọng bánh xích gây ra đối với điểm A (ở giữa tấm) 42

CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

1 Vị trí tuyến.

Tuyến đường cần được khảo sát thiết kế nằm trên quốc lộ 1A, nhánh nối tỉnh QuảngBình với tỉnh Hà Tĩnh Trong đồ án thiết kế đoạn tuyến nối từ điểm A đến điểm B thuộc địa phận huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình

2 Chức năng của tuyến đường.

Quốc lộ 1A là con đường giao thông huyết mạch chạy dài từ Bắc tới Nam của nước

ta Quốc lộ 1A chạy qua đoạn Hà Tĩnh – Quảng Bình có độ dài khoảng 246 km, chạy qua sông Gianh và nhiều đồi núi, trải dài theo sát dãy núi Trường Sơn

3 Tính toán lưu lượng.

Tuyến đường nối từ A đến B thuộc địa phận huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình

- Lưu lượng xe hổn hợp hiện tại trong một ngày đêm: 562 (xe hh/ngày.đêm)

- Hệ số tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm : q = 9%

Bảng 1: Quy đổi xe.hh/ngđ ra xcqđ/ngđ theo TCVN 4054-2005

Lưu lượng xcqđ trong một ngày đêm: �số xe x hệ số quy đổi: 351,2 (xcqđ/ngđ)

Lưu lượng xe hỗn hợp chạy trung bình năm thứ 15: áp dụng công thức

0 (1 )t t

Cấp thiết kế của đường là cấp IV, tốc độ thiết kế Vtk= 40km/h, Ptt = 100KN

Bảng 2: Lưu lượng xe con quy đổi các năm:

4 Quy đổi về lưu lượng xe tính toán 100kN.

Việc quy đổi các trục xe được áp dụng theo công thức sau: (22 TCN 211-06)

Lưu lượng xe chạy của các loại xe tải trục khác nhau quy đổi về loại xe có tải trọng trụctính toán tiêu chuẩn thông qua mặt cắt ngang đường ở cuối thời kỳ khai thác theo côngthước:

4,4

1 2 1

f = 0,55: Hệ số phân tải của đường hai làn xe (không có giải phân cách)

Bảng 3: Tải trọng trục của xe.

Loại xe

Trọng lượng trục Pi (KN)

Số trục sau

Số bánh của mỗi cụm bánh tại trục sau

Khoảng cách giữa các trục sau (m)

Lượng

xe Ni xe/ngđ

Trục trước Trục sau

Tại nặng 45,4 90 2 Cụm bánh đôi < 3,0 150

Bảng 4: Bảng tính trục quy đổi về trục tiêu chuẩn 100KN năm thứ 15:

Tải nặng Trục trước Trục sau 45,490 12,2 6,41 150150 29,7207,6

Tổng số trục xe sau khi quy đổi Ntk (trục/ngày.đêm) 261

5 Lựa chọn cấp hạng áo đường.

Cấp hạng áo đường và mô đun đàn hồi yêu cầu:

- Tra bảng 3-4 với Ptt = 100 kN, mặt đường Cấp cao A1, số trục xe tính toán Ntt = 143, ta được: Eyc = 153 (MPa)

- Tra bảng 3-5 với loại đường: Đường ô tô, cấp đường: Đường cấp IV, mặt đường: Cấp caoA1 ta được module đàn hồi tối thiểu:

Eyc min = 130 (MPa)

- Module đàn hồi yêu cầu dùng để tính toán:

Eyctt = max(Eyc, Eyc min) = 153 (MPa)

Về mặt địa chất:

Nhìn chung mặt cắt địa chất khu vực tuyến như sau :

- Theo kết quả khảo sát điều kiện địa chất cho thấy điều kiện địa chất trong khu vực rất

ổn định, không có hiện tượng sụt lỡ, đá lăn, cactơ e hay nước ngầm lộ thiên

- Đoạn đường thiết kế được giả thiết là có địa chất giống nhau từ đầu đến cuối tuyến

- Mặt cắt địa chất khu vực tuyến đi qua như sau :

Bảng 6: Thông số đất nền

Loại đất Độ chặt Độ ẩm

tương đối

E(Mpa)

Lực dính C(Mpa)

1 BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 50%) BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 50%)

2 BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 35%) BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%)

3 Á cát gia cố XM (Rn > 3Mpa) Đá dăm gia cố xi măng 6%

4 Đá dăm nước Cấp phối sỏi cuộn

6 Phương pháp xây dựng kết cấu mặt đường:

- Tuân thủ các nguyên tắc thiết kế kết cấu áo đường, trong đó chú trọng nguyên tắc thiết kếtổng thể nền - mặt đường, làm sao cho nền đường và mặt đường cùng chịu lực, đảm bảo chịu được tải trọng và ổn định cường độ

- Cố gắng tận dụng vật liệu địa phương, phát huy khả năng thi công của các nhà thầu địa phương, chọn các loại vật liệu sẵn có, chiều dày hợp lý trong việc phân lớp thi công sao cho nâng cao năng suất, và nằm trong khả năng thi công của nhà thầu

- Phát huy khả năng làm việc của vật liệu, giảm chiều dày các lớp vật liệu đắt tiền, cũng như số lớp vật liệu, cải thiện chế độ làm việc của nền - mặt đường

- Lựa chọn biện pháp cấu tạo kết cấu áo đường đơn giản, hợp lý với điều kiện địa hình, địachất, địa chất thủy văn

- Đối với tầng mặt:

+ Đảm bảo đủ cường độ chung và ổn định cường độ, chịu được lực thẳng đứng

và nằm ngang, chống bong bật tốt

+ Mặt đường phải đảm bảo đạt được độ bằng phẳng

+ Bề mặt áo đường phải có đủ độ nhám nhất định

+ Áo đường càng sản sinh ít bụi càng tốt

+ Khả năng thoát nước mặt tốt và ít thấm nước

- Đối với tầng móng: Có thể chọn các loại vật liệu có cường độ thấp hơn, vật liệu hạt thô

và không nhất thiết phải có chất liên kết

Hình 1.7.1 Sơ đồ các tầng, lớp của kết cấu áo đường mềm và kết cấu nền - áo đường

=> Tra toán đồ Kogan:=0.31Ech2=130.2 Mpa.

Như vậy tầng mặt có Ech2 = 130.2 Mpa

h3

(cm)

Giá thành(đ/100m2)

h4(cm)

Giá thành(đ/100m2)

a) Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi đối với kết cấu áo đường:

Quy đổi về hệ 2 lớp:

Việc quy đổi từng 2 lớp một từ dưới lên được thực hiện theo công thức sau:

E'tb = E1.[(1+k.t1/3)/(1+k)]3 (3.5)

Trong đó: k = h2/h1; t = E2/E1

b) Kiểm tra tiêu chuẩn trượt của nền đường:

- Công thức kiểm tra: x d

Xác định ứng suất cắt do trọng luwojng bản than Tav.

Tra toán đồ: Tav = -0.0013 MPa

Xác định lực tính toán Ctt:

Lực dính tính toán: Ctt = C.K1.K2.K3

Trong đó: C = 0.028 (MPa)

K1 = 0.60 Kết cấu áo đường

Ntt = 143 (trục/làn.ngày đêm)

K2 = 0.8 (tra bảng 3-8)

Đất nền là: Đất á cát

Do đó:K3 = 1.5

Kết luận: Đất nền đảm bảo điều kiện cân bằng trượt.

c) Kiểm tra tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối:

Điều kiện kiểm tra:

ku tt

ku ku cd

R K

 : ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phất sinh ở đấy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng

của tải trọng bánh xe

* Đối với bê tông nhựa lớp 1:

Xác định Ech.m ở trên mặt lớp BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 35%):

Rttku/Kcđku = 1.767 / 0.94 = 1.880 (MPa)

σku = 1.275 < Rttku/Kcđku = 1.880 (MPa)

Kết luận: Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn chịu kéo uốn

* Đối với bê tông nhựa lớp 2:

Xác định Ech.m ở trên mặt lớp Cấp phối đá dăm loại I:

β = 1.110

Từ bảng kết quả tính đổi trên, ta có:

E'tb = 322.89 (MPa)Module đàn hồi trung bình điều chỉnh dùng để tính toán:

Etbđc = β * E'tb = 358.41(MPa)E0/E1 = 45 / 358.41 = 0.126Tra toán đồ Kogan, với 2 tỷ số trên ta xác định được:

Ech/E1 = 0.387Module đàn hồi chung của kết cấu:

Ech = 0.387 x 358.41 = 138.70 (MPa)Tra toán đồ hình 3-5 với các thông số sau:

E1/Ech.m = 2114/131.84 = 15.861h/D = 13/33 = 0.394

Tra được ứng suất kéo uốn đơn vị:

[ σku ] = 2.056Tải trọng tác dụng là: Cụm bánh đôi (tải trọng trục tiêu chuẩn)

Rttku = k1 x k2 x Rku

= 0.631 x 1 x 2

= 1.262 (MPa)Tra bảng 3-7, hệ số cường độ về chịu kéo uốn:

Kcđku = 0.94

Rttku/Kcđku = 1.262 / 0.94 = 1.343 (MPa)

σku = 1.048 < Rttku/Kcđku = 1.343 (MPa)

Kết luận: Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn chịu kéo uốn

7 Phương án đầu tư phân kỳ ( 2 giai đoạn):

Chọn kết cấu áo đường cấp A1

Á cát gia cố

322.89

7.1 Giai đoạn 1 ( 7 năm đầu)

Kiểm tra độ võng đàn hồi:

Lưu lượng xe tính toán: Nt = 700 xcqđ/ ng.đ có Eyc = 139 MPa

Điều kiện kiểm tra: Ech > K cd dv.E

yc

Ta có: Ech = 138.7 (MPa) < K cd dv.E

yc =1.10 x 139 = 153 (MPa)Nhận thấy giai đoạn 7 năm đầu lớp đất dưới khong phù hợp, kiến nghị đổi thành loại A2

Bảng 20: Eyc giai đoạn 7 năm đầu.

Cấp tk Năm tt Loại mặt Số Tr/x

Kiểm tra điều kiện trượt của nền đường:

Ta có E’tb = 322.89 (MPa), H/D = 1.030, β = 1.110 (Tra bảng 3.6, 22TCN 211-06)= 358.41 (MPa)

❖ Tra toán đồ, với 3 chỉ số: H/D = 1.030, E1/E2 = 7.954, φ = 26 (độ)

Tax/p = 0.0179 => Tax 0.0107 (MPa)

❖ Tra toán đồ, với H = 34 (cm), φ = 26 (độ), ta được: Tav = -0.0010 (MPa)

❖ Lực dính tính toán Ctt = C.k1.k2.k3, trong đó k1 = 0.6, k2 = 0.8, k3 = 1.5

Ctt = 0.020 (MPa)

❖ Điều kiện kiểm tra: Tax + Tav = 0.0097 (MPa) <

tt tr cd

C

K = 0.021 (MPa)

Ech.m = 138.7 x 0.95 = 131.765 (MPa)

Kiểm tra độ võng đàn hồi cho phép.

Quy đổi 2 lớp BTN thành một lớp tương đương ta có:

2

1

5

0.6258

420350

H

D  

0.298442

E E

Kiểm tra điều kiện chịu kéo uốn của lớp bê tông nhựa.

Đối với BTN lớp dưới:

,Tra toán đồ Kogan : =0.35

=>= 0.35=0.35464.5 = 162.6 (Mpa)

* Tìm ở đáy lớp bê tông nhựa:

H/D = 13/33 = 0.393E1/Ech.m = 2114/162.6 = 13Tra toán đồ ta có: ku = 1.923 theo (3-10)

* Tim ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra toán đồ Hình 3-5 (22 TCN

� � Vậy : Cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa dưới :

Hệ số K cd ku = 0,94 (Bảng 3.7 Tiêu chuẩn 22 TCN 211-06 trang 45) cho trường hợp đường

có cấp thiết kế là cấp IV với độ tin cậy 0,9

Kiểm toán điều kiện theo biểu thức : (3-9) (22 TCN 211-06 trang 49)

*Kiểm tra với lớp bê tông nhựa dưới :

1.764

0.94

ku tt

dc

R MPa

dc

R MPa

k

(MPa) � Thỏa mãn Kết luận : Các lớp bê tông nhựa đảm bảo điều kiện chịu kéo uốn

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG CỨNG

8 Kết cấu mặt đường

Kết cấu mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ gồm các lớp mặt, lớp tạo phẳng, lớp móng, nền đất Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng, các tấm bê tông là lớp chịu lực chủ yếu của mặt đường (chứ không phải là lớp móng như với mặt đường mềm) chịu uốn dưới tác dụng tải trọng xe chạy Tùy theo vị trí của tải trọng bánh xe tác dụng ở mép hoặc

ở tâm của tấm bê tông mà ứng suất kéo có thể ở phần trên hoặc phần dưới của tấm bê tông mặt đường

Mặt đường BTXM còn bị biến dạng khi nhiệt độ và độ ẩm thay đổi và khi bê tông

bị co rút Biến dạng do nhiệt độ, độ ẩm thay đổi va do bê tông co rút sẽ làm xuất hiện nội ứng suất trong bê tông vì sự ma sát giữa mặt dưới của tấm bê tông và lớp móng làm cản trở sự thay đổi tự do kích thước của mặt đường Để giảm nội ứng suất trong bê tông và để cho mặt đường không bị nứt theo hướng bất kỳ, người ta xây dựng các khe biến dạng, các khe này chia mặt đường thành các tấm hình chữ nhật kích thước từ 5x3,5 đến 6x3,5 khi có

bố trí cốt thép thường hoặc cốt thép ứng suất trước thì kích thước của tấm bê tông nhất là chiều dài tấm, có thể tăng lên hàng chục mét

Độ dốc ngang của mặt đường bê tông xi măng từ 15-20%o

Bề rộng lớp móng Bm phải được xác định tùy thuộc vào phương pháp và tổ hợp máythi công, nhưng trong mọi trường hợp nền rộng hơn mặt mỗi bên từ 0,3 – 0,5m.

Trong mọi trường hợp 30 cm nền đất trên cùng dưới lớp móng phải được đầm chặt K>=0.98; tiếp dưới 30cm này phải được đầm chặt đạt K>= 0.95 Đối với các đoạn nền đường mà tình hình thủy văn, địa chất không tốt thì trước khi xây dựng mặt đường phải sử dụng các phiện pháp xử lý đặc biệt (thay đất, thoát nước hoặc gia cố)

Lớp móng được bố trí để giảm áp lực tải trọng ô tô trên nền đất, để hạn chế nước ngầm qua khe xuống nền đất, giảm tích lũy biến dạng ở góc và cạnh tầm, tạo điều kiện bảođảm độ bằng phẳng, ổn định, nâng cao cường độ và khả năng chống nứt của mặt đường đồng thời đảm bảo cho ô tô và máy rải bê tông chạy trên lớp móng trong thời gian thi công

Lớp móng có thể làm bằng bê tông nghèo, đá gia cố xi măng, cát gia cố xi măng, đất gia cố xi măng hoặc vôi Trên các đường địa phương hoặc đường nội bộ ít xe năng chạy thì có thể làm móng bằng đá dăm hoặc xỉ cát

Bề dày móng phải xác định tính toán nhưng không nhỏ hơn bề dày tối thiểu ở bảng 1

Bảng 22 : bề dày tối thiểu của lớp móng áo đường cứng

Loại vật liệu móng Hmin (cm)

Bê tông nghèo

Đá gia cố

Cát hạt trung

151525Lớp tạo phẳng có thể bằng giấy dầu, cát trộn nhựa dầy 2-3 cm Lớp này được cấu tạo để đảm bảo độ bằng phẳng của lớp móng, bảo đảm tấm dịch chuyển khi nhiệt độ thay đổi

9 Cấu tạo mặt cắt ngang tấm bê tông xi măng mặt đường

Mặt cắt ngang của tấm bê tông mặt đường phải có bề dày không đổi Bề dày tấm bê tông

xi măng phải xác định theo tính toán, có lưu ý đến kinh nghiệm khai thác đường nhưng không được nhỏ hơn các trị số ở bảng 2